三段電流保護(hù)

1、三段電流保護(hù)一、過電流保護(hù)的原理接一、過電流保護(hù)的原理接線線過電流保護(hù)通常又簡稱為過電流保護(hù)通常又簡稱為過流保護(hù)，其單相原理接線過流保護(hù)，其單相原理接線如圖如圖 2 一一 1 所示。由圖中可所示。由圖中可以看出，過流保護(hù)一般由三以看出，過流保護(hù)一般由三種元件構(gòu)成：種元件構(gòu)成： ( 1 ）電流元件：即電流繼）電流元件：即電流繼電器電器 KA 。它的作用是通過。它的作用是通過電流互感器電流互感器 T 八反應(yīng)電流的八反應(yīng)電流的大小，故又稱測量元件或啟大小，故又稱測量元件或啟動(dòng)元件。當(dāng)電流增大至繼電動(dòng)元件。當(dāng)電流增大至繼電器動(dòng)作值時(shí)，其常開接點(diǎn)閉器動(dòng)作值時(shí)，其常開接點(diǎn)閉合。合。( 2 ）時(shí)限元件：即時(shí)

2、間繼電）時(shí)限元件：即時(shí)間繼電器器 KT 。它的作用是使保護(hù)裝置。它的作用是使保護(hù)裝置動(dòng)作具有所必須的延時(shí)。當(dāng)電流動(dòng)作具有所必須的延時(shí)。當(dāng)電流繼電器常開接點(diǎn)閉合時(shí)，時(shí)間繼繼電器常開接點(diǎn)閉合時(shí)，時(shí)間繼電器的線圈得電，其接點(diǎn)延時(shí)閉電器的線圈得電，其接點(diǎn)延時(shí)閉合，并經(jīng)信號繼電器合，并經(jīng)信號繼電器 KS 的線圖、的線圖、斷路器聯(lián)鎖接點(diǎn)斷路器聯(lián)鎖接點(diǎn) QF 接通跳閘線接通跳閘線圈圈 YR ，使斷路器跳閘，將故障，使斷路器跳閘，將故障線路切除。線路切除。( 3 ）信號元件：即信號繼電）信號元件：即信號繼電器器 KS 。它的作用是在保護(hù)裝置。它的作用是在保護(hù)裝置動(dòng)作的同時(shí)，信號繼電器本身的動(dòng)作的同時(shí)，信號繼電

3、器本身的信號牌或燈光有顯示，以便值班信號牌或燈光有顯示，以便值班員確認(rèn)是何種保護(hù)裝置動(dòng)作，并員確認(rèn)是何種保護(hù)裝置動(dòng)作，并通過其機(jī)械保持接點(diǎn)接通通過其機(jī)械保持接點(diǎn)接通“信號信號未復(fù)歸未復(fù)歸”光字牌。光字牌。二、過電流保護(hù)的接線方式二、過電流保護(hù)的接線方式在三相電力系統(tǒng)中，根據(jù)實(shí)際需在三相電力系統(tǒng)中，根據(jù)實(shí)際需要，通常將電流互感器與電流繼電要，通常將電流互感器與電流繼電器接成以下三種方式：器接成以下三種方式： 1 三相完全星形接線三相完全星形接線如圖如圖 2 一一 2 所示。圖中三個(gè)電流所示。圖中三個(gè)電流互感器與三個(gè)繼電器分別按相連接，互感器與三個(gè)繼電器分別按相連接，互感器與繼電器線圈接成完全星形

4、，互感器與繼電器線圈接成完全星形，再將三個(gè)繼電器的常開接點(diǎn)并聯(lián)。再將三個(gè)繼電器的常開接點(diǎn)并聯(lián)。這種接線方式的優(yōu)點(diǎn)是：任何相間這種接線方式的優(yōu)點(diǎn)是：任何相間短路或接地短路故障時(shí)，至少有一短路或接地短路故障時(shí)，至少有一個(gè)繼電器能反應(yīng)短路電流而動(dòng)作。個(gè)繼電器能反應(yīng)短路電流而動(dòng)作。但是這種接線的設(shè)備較多，投資較但是這種接線的設(shè)備較多，投資較大，所以只用在某些重要元件的保大，所以只用在某些重要元件的保護(hù)，例如變壓器的保護(hù)等。在一般護(hù)，例如變壓器的保護(hù)等。在一般相間故障的電流保護(hù)中，通常不采相間故障的電流保護(hù)中，通常不采用這種接線方式。用這種接線方式。2 兩相兩繼電器不完全星形接線兩相兩繼電器不完全星形接

5、線如圖如圖 2 一一 3 所示。這種接線方式所示。這種接線方式的主要特點(diǎn)是的主要特點(diǎn)是 B 相不裝設(shè)電流互感器相不裝設(shè)電流互感器和電流繼電器，因而不能反應(yīng)和電流繼電器，因而不能反應(yīng) B 相接相接地故障。但由于這種接線方式能夠保地故障。但由于這種接線方式能夠保護(hù)各種相間短路故障，故廣泛用于線護(hù)各種相間短路故障，故廣泛用于線路相間故障的保護(hù)。例如路相間故障的保護(hù)。例如 10kV 線路線路保護(hù)等。保護(hù)等。需要指出的是：當(dāng)線路上接有需要指出的是：當(dāng)線路上接有 Y , d 或或 D , y 接線的變壓器時(shí)，如果采接線的變壓器時(shí)，如果采用這種接線方式，那么當(dāng)變壓器后面用這種接線方式，那么當(dāng)變壓器后面發(fā)生某

6、兩相短路時(shí)，靈敏度將會(huì)大大發(fā)生某兩相短路時(shí)，靈敏度將會(huì)大大降低。降低。3 兩相三繼電器不完全星形接兩相三繼電器不完全星形接線線如果被保護(hù)線路的后面接有如果被保護(hù)線路的后面接有 Y , d 或或 D , y 接線的變壓器，并要求該線接線的變壓器，并要求該線路的保護(hù)用作該變壓器的后備保護(hù)路的保護(hù)用作該變壓器的后備保護(hù)時(shí)，就不能采用兩相兩繼電器不完時(shí)，就不能采用兩相兩繼電器不完全星形接線，而是在兩相不完全星全星形接線，而是在兩相不完全星形接線的中性線上再接入一個(gè)電流形接線的中性線上再接入一個(gè)電流繼電器構(gòu)成兩相三繼電器接線，如繼電器構(gòu)成兩相三繼電器接線，如圖圖 2 - 5 所示。此時(shí)所接入的第三個(gè)所示

7、。此時(shí)所接入的第三個(gè)繼電器的電流為繼電器的電流為 A 、 C 兩相電流之兩相電流之和（注意是向量），即和（注意是向量），即 I IN = I Ia + IcIc可見，第三個(gè)繼電器能夠反應(yīng)最可見，第三個(gè)繼電器能夠反應(yīng)最大相電流值，使保護(hù)裝置的靈敏度大相電流值，使保護(hù)裝置的靈敏度提高了一倍。提高了一倍。在繼電保護(hù)的整定計(jì)算中，還經(jīng)在繼電保護(hù)的整定計(jì)算中，還經(jīng)常引入接線系數(shù)。所謂接線系數(shù)就常引入接線系數(shù)。所謂接線系數(shù)就是指流經(jīng)繼電器中的電流是指流經(jīng)繼電器中的電流I IK K與電流互與電流互感器二次側(cè)電流感器二次側(cè)電流 I I2之比，即之比，即在完全星接和不完全星接中，在完全星接和不完全星接中，I I

8、K K = = I I2 故故 Kw = 1 ；但是如果電流互感器二次側(cè)接成但是如果電流互感器二次側(cè)接成三角形，而電流繼電器接法不變，三角形，而電流繼電器接法不變，則則 I IK K = =1.731.73 I I2 ，即，即 K w = 1.73，三、過流保護(hù)的整定計(jì)算三、過流保護(hù)的整定計(jì)算所謂過流保護(hù)的整定計(jì)算，就是按一定原則確定保護(hù)裝置的所謂過流保護(hù)的整定計(jì)算，就是按一定原則確定保護(hù)裝置的動(dòng)作電流、校驗(yàn)保護(hù)裝置的靈敏度，并確定保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)動(dòng)作電流、校驗(yàn)保護(hù)裝置的靈敏度，并確定保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間?，F(xiàn)分述如下：間。現(xiàn)分述如下： 1 確定動(dòng)作電流確定動(dòng)作電流確定過流保護(hù)裝置動(dòng)作電流的主要依

9、據(jù)是線路的最大負(fù)荷電確定過流保護(hù)裝置動(dòng)作電流的主要依據(jù)是線路的最大負(fù)荷電流。即當(dāng)線路出現(xiàn)最大負(fù)荷電流時(shí)，保護(hù)裝置不應(yīng)該動(dòng)作。但流。即當(dāng)線路出現(xiàn)最大負(fù)荷電流時(shí)，保護(hù)裝置不應(yīng)該動(dòng)作。但在某些特定條件下，線路還可能出現(xiàn)大于最大負(fù)荷電流的情況。在某些特定條件下，線路還可能出現(xiàn)大于最大負(fù)荷電流的情況。例如例如 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流等。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流等。2 校驗(yàn)靈敏度校驗(yàn)靈敏度電流保護(hù)的靈敏度應(yīng)按最小運(yùn)行方式下被保護(hù)線路末端兩相電流保護(hù)的靈敏度應(yīng)按最小運(yùn)行方式下被保護(hù)線路末端兩相相間短路電流相間短路電流 來檢驗(yàn)，即來檢驗(yàn)，即保護(hù)裝置動(dòng)作電流保護(hù)裝置動(dòng)作電流當(dāng)靈敏系數(shù)不滿足要求時(shí)，可采用其它保護(hù)方式，如用于變當(dāng)靈

10、敏系數(shù)不滿足要求時(shí)，可采用其它保護(hù)方式，如用于變壓器保護(hù)中的低電壓閉鎖電流保護(hù)、距離保護(hù)等。壓器保護(hù)中的低電壓閉鎖電流保護(hù)、距離保護(hù)等。3 確定動(dòng)作時(shí)間確定動(dòng)作時(shí)間確定過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，就是選擇時(shí)間繼電器的動(dòng)作時(shí)間。確定過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，就是選擇時(shí)間繼電器的動(dòng)作時(shí)間。為了實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)裝置動(dòng)作的選擇性，過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間通為了實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)裝置動(dòng)作的選擇性，過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間通常是按階梯形原則確定的，即每一級的動(dòng)作時(shí)間較下一級相鄰常是按階梯形原則確定的，即每一級的動(dòng)作時(shí)間較下一級相鄰元件保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間大一個(gè)時(shí)限級差。顯然，愈靠近電源元件保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間大一個(gè)時(shí)限級差。顯然，愈靠近電源側(cè)，

11、動(dòng)作時(shí)間愈長。取值不宜過大，否則將會(huì)降低保護(hù)裝置的側(cè)，動(dòng)作時(shí)間愈長。取值不宜過大，否則將會(huì)降低保護(hù)裝置的速動(dòng)性，但也不宜太小，否則當(dāng)相鄰線路發(fā)生短路故障時(shí)，可速動(dòng)性，但也不宜太小，否則當(dāng)相鄰線路發(fā)生短路故障時(shí)，可能出現(xiàn)越級動(dòng)作。通常份取為能出現(xiàn)越級動(dòng)作。通常份取為 0 . 5s 。這個(gè)時(shí)間主要考慮了下。這個(gè)時(shí)間主要考慮了下一級斷路器的跳閘時(shí)間，以及時(shí)間繼電器動(dòng)作時(shí)間的誤差等。一級斷路器的跳閘時(shí)間，以及時(shí)間繼電器動(dòng)作時(shí)間的誤差等。過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間不隨短路電流的大小變化，而是一個(gè)定過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間不隨短路電流的大小變化，而是一個(gè)定值，故這種保護(hù)又稱為定時(shí)限過流保護(hù)。值，故這種保護(hù)又稱為定時(shí)限過

12、流保護(hù)。一、瞬時(shí)電流速斷保護(hù)一、瞬時(shí)電流速斷保護(hù)由于過流保護(hù)是通過動(dòng)作時(shí)間的配合實(shí)現(xiàn)其動(dòng)作的選擇由于過流保護(hù)是通過動(dòng)作時(shí)間的配合實(shí)現(xiàn)其動(dòng)作的選擇性，故其動(dòng)作時(shí)間較長，速動(dòng)性較差。為此，經(jīng)常要與瞬性，故其動(dòng)作時(shí)間較長，速動(dòng)性較差。為此，經(jīng)常要與瞬時(shí)電流速斷保護(hù)配合使用。所謂瞬時(shí)電流速斷保護(hù)，就是時(shí)電流速斷保護(hù)配合使用。所謂瞬時(shí)電流速斷保護(hù)，就是保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間是瞬時(shí)的，不設(shè)時(shí)間繼電器，其接線保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間是瞬時(shí)的，不設(shè)時(shí)間繼電器，其接線圖如圖圖如圖 2 一一 8 所示。圖中的中間繼電器所示。圖中的中間繼電器 KM 有兩個(gè)作用：有兩個(gè)作用：（1）由于電流繼電器的接）由于電流繼電器的接點(diǎn)容量較

13、小，不能直接串入跳點(diǎn)容量較小，不能直接串入跳閘線圈的電流回路，故需要中閘線圈的電流回路，故需要中間繼電器進(jìn)行二次轉(zhuǎn)換；間繼電器進(jìn)行二次轉(zhuǎn)換；(2)當(dāng)線路上有大氣過電壓當(dāng)線路上有大氣過電壓時(shí)，線路上的管型避雷器將瞬時(shí)，線路上的管型避雷器將瞬時(shí)對地放電，此情況相當(dāng)于接時(shí)對地放電，此情況相當(dāng)于接地短路，故保護(hù)裝置可能誤動(dòng)地短路，故保護(hù)裝置可能誤動(dòng)作。當(dāng)接入中間繼電器后，可作。當(dāng)接入中間繼電器后，可利用它的固有時(shí)間（約為利用它的固有時(shí)間（約為 0 . 06 0 . 08s ）來避開避雷器）來避開避雷器的瞬間對地放電時(shí)間（約為的瞬間對地放電時(shí)間（約為 0 . 04 0 . 06s ) ，從而防止，從而防

14、止了保護(hù)裝置的誤動(dòng)作了保護(hù)裝置的誤動(dòng)作.KM 有兩個(gè)作用：有兩個(gè)作用：瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的作用是保瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的作用是保護(hù)本段線路，它的動(dòng)作電流是按短護(hù)本段線路，它的動(dòng)作電流是按短路電流進(jìn)行整定。為了實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)速路電流進(jìn)行整定。為了實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)速斷保護(hù)動(dòng)作的選擇性，即在下一段斷保護(hù)動(dòng)作的選擇性，即在下一段線路短路時(shí)，不應(yīng)該誤動(dòng)作，故它線路短路時(shí)，不應(yīng)該誤動(dòng)作，故它的動(dòng)作電流應(yīng)大于下一段線路出口的動(dòng)作電流應(yīng)大于下一段線路出口處的最大短路電流，如圖處的最大短路電流，如圖 2 一一 9 所示。圖中曲線所示。圖中曲線 1 為最大運(yùn)行方為最大運(yùn)行方式下，三相短路電流隨短路距離的式下，三相短路電流隨短路距離的

15、變化曲線。顯然距離愈遠(yuǎn)，線路阻變化曲線。顯然距離愈遠(yuǎn)，線路阻抗愈大，短路電流愈小。本線路末抗愈大，短路電流愈小。本線路末端端 k 1 點(diǎn)與下一段線路出口處點(diǎn)與下一段線路出口處 k2 點(diǎn)接近，故短路電流值相等，設(shè)為點(diǎn)接近，故短路電流值相等，設(shè)為 瞬時(shí)速斷保護(hù)的動(dòng)作電流瞬時(shí)速斷保護(hù)的動(dòng)作電流 應(yīng)大于此值，即應(yīng)大于此值，即將上式所計(jì)算出的動(dòng)作值用一將上式所計(jì)算出的動(dòng)作值用一條直線條直線 3 表示在圖表示在圖 2 一一 9 中，此中，此直線與曲線直線與曲線 1 交于交于 M 點(diǎn)，該點(diǎn)所點(diǎn)，該點(diǎn)所對應(yīng)的距離對應(yīng)的距離 l l max ，就是瞬時(shí)速斷，就是瞬時(shí)速斷保護(hù)裝置的最大保護(hù)范圍。在此保護(hù)裝置的最大

16、保護(hù)范圍。在此范圍以外，保護(hù)裝置不會(huì)動(dòng)作。范圍以外，保護(hù)裝置不會(huì)動(dòng)作。這就是說，瞬時(shí)速斷保護(hù)不能保這就是說，瞬時(shí)速斷保護(hù)不能保護(hù)線路的全長，這是它的主要缺護(hù)線路的全長，這是它的主要缺點(diǎn)。特別是在最小運(yùn)行方式下，點(diǎn)。特別是在最小運(yùn)行方式下，發(fā)生兩相相間短路時(shí)，短路電流發(fā)生兩相相間短路時(shí)，短路電流還要小，如曲線還要小，如曲線 2 所示。此時(shí)瞬所示。此時(shí)瞬時(shí)速斷保護(hù)的保護(hù)范圍時(shí)速斷保護(hù)的保護(hù)范圍 l l min 最小。最小。規(guī)程要求，此最小保護(hù)范圍不能規(guī)程要求，此最小保護(hù)范圍不能小于被保護(hù)線路的小于被保護(hù)線路的 15 一一 20 。如果小于此值，瞬時(shí)速斷保護(hù)將如果小于此值，瞬時(shí)速斷保護(hù)將失去應(yīng)用價(jià)值

17、。失去應(yīng)用價(jià)值。二、限時(shí)電流速斷保護(hù)二、限時(shí)電流速斷保護(hù)瞬時(shí)電流速斷與過流保護(hù)相配合，瞬時(shí)電流速斷與過流保護(hù)相配合，能夠滿足一般線路保護(hù)的要求。但由于能夠滿足一般線路保護(hù)的要求。但由于被保護(hù)線路的末端部分仍采用過流保護(hù)被保護(hù)線路的末端部分仍采用過流保護(hù)裝置，其動(dòng)作時(shí)間較長，故對某些重要裝置，其動(dòng)作時(shí)間較長，故對某些重要線路，通常還要再增加一種保護(hù)，即限線路，通常還要再增加一種保護(hù)，即限時(shí)電流速斷保護(hù)。限時(shí)電流速斷的動(dòng)作時(shí)電流速斷保護(hù)。限時(shí)電流速斷的動(dòng)作時(shí)間較短，只有時(shí)間較短，只有 0 . 5s ，而且能保護(hù)全，而且能保護(hù)全部線路。部線路。為了保護(hù)本線路的全長，限時(shí)電流為了保護(hù)本線路的全長，限時(shí)

18、電流速斷的保護(hù)范圍就必然延伸到下一段線速斷的保護(hù)范圍就必然延伸到下一段線路，但不能超過下一段瞬時(shí)速斷的范圍，路，但不能超過下一段瞬時(shí)速斷的范圍，如圖如圖 2 一一 10 所示。所示。 和和 分別為保分別為保護(hù)裝置護(hù)裝置 1 的瞬時(shí)和限時(shí)的保護(hù)范圍，的瞬時(shí)和限時(shí)的保護(hù)范圍， 為保護(hù)裝置為保護(hù)裝置 2 的瞬時(shí)保護(hù)范圍。的瞬時(shí)保護(hù)范圍。 為瞬時(shí)速斷保護(hù)的固有動(dòng)作時(shí)間；為瞬時(shí)速斷保護(hù)的固有動(dòng)作時(shí)間； 為限時(shí)速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，即為限時(shí)速斷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，即 0 . 5s 。三、三段式電流保護(hù)及其接線圖三、三段式電流保護(hù)及其接線圖由瞬時(shí)電流速斷、限時(shí)電流速斷和過電流保護(hù)相互配合，由瞬時(shí)電流速斷、限時(shí)電流速斷和過電流保護(hù)相互配合，構(gòu)成一整套線